专利名称：一种灯泵浦脉冲yag激光启动过程中能量补偿方法
技术领域：
本发明涉及激光技术领域，尤其涉及一种能够对灯泵浦脉冲YAG激光器的激光脉冲进行补偿，以减轻激光器热透镜效应及热致双折射效应导致激光脉冲输出初期能量波动过大的灯泵浦脉冲YAG激光启动过程中能量补偿方法。
背景技术：
目前很多的焊接行业都开始使用各种激光焊来进行焊接操作，特别在固体激光焊接盛行的行业，焊接用的激光是一点点的出光的，从激光开启后的前30点，出点的速度是跟激光发出频率有关，频率高输出就快(如IOHZ频率就I秒钟发出10点激光)，激光在操作过程中，激光棒内的热沉积在所难免，它导致激光棒内温度分布不均匀，产生热应力和受热形变现象，激光棒的中心折射率高，向外折射率逐渐减小，当光通过激光棒时，会产生与通过正透镜相似的折射现象，即热透镜效应，热透镜效应会影响激光的各种性能，甚至会导致激光棒损坏，因此，控制和减少激光器在开启过程产生热透镜效应一直是行业人事研究解决的主要课题，现有解决热透镜效应常用的方法包括水冷法、能量反馈法及螺纹晶体法都只能改善热透镜效应，水冷法是通过增加冷却水的流量，使得YAG晶体在发热时加速对晶体的冷却，减弱热透镜效应的现象；目前现有的较为先进能量反馈技术，是需要另外添加一个检测模块，此模块的价格占到整个激光电源成本的1/3，并且能量反馈技术属于先检测，后修正，属于被动控制。在较大功率和较高频率的使用环境下，热透镜效应变化严重，滞后修正便无法达到预期的效果，不仅效果会不够明显，而且容易损坏并不能彻底的解决激光棒内部热胀冷缩的现象，当激光功率小时，效果相对比较理想，但当激光器的功率较大或使用频率较高时，光能量反馈存在抗干扰差，技术难度大和实现成本高昂等缺点，目前常用的固体激光器在出光初期，由于温度升高激光转换率变化，以及YAG激光晶体热透镜效应更加重了激光能量的不稳定。
发明内容
本发明涉及激光技术领域，尤其涉及一种能够对灯泵浦脉冲YAG激光器的激光脉冲进行补偿，以减轻激光器热透镜效应及热致双折射效应导致激光脉冲输出初期能量波动过大的灯泵浦脉冲YAG激光启动过程中能量补偿方法。为了实现上述目的，本发明提出了一种灯泵浦脉冲YAG激光启动过程中能量补偿方法，包括有相互连接的交流输入模块、整流滤波模块、IGBT开关控制模块、氙灯出光模块、YAG晶体激光转换模块、激光输出模块，以及与IGBT开关控制模块连接的系统主控单元，其特征在于对激光器启动过程中能量的补偿方法包括如下的步骤a、系统主控单元对IGBT开关控制模块对氙灯出光模块的电流输出进行霍尔电流反馈取样，并结合激光焊接的效果或经验值对激光器控制装置设置前30点补偿电流值大小;b、通过人机界面，控制系统主控单元调整到焊接效果最佳状态时的电流值，并保存前30点电流补偿设定值；C、系统主控单元通过PWM开关和IGB开关控制模块对电流进行调整，以设定电流加当前点补偿电流值作为电流闭环回路基准电流值来改变氙灯出光的强弱，以补偿YAG激光转换效率变化带来的能量误差，使前30点的激光能量与YAG晶体进入稳定状态以后的激
光能量保持一致。本发明的灯泵浦脉冲YAG激光启动过程中能量补偿方法，所述激光器为全反镜片为平面，输出镜片为凹面腔型的激光器。激光器工作过程中，当热透镜效应出现的时候，前面的十多个点是比实际消耗电流所产生的能量要弱，而从第16个点至28个点又会反弹，在30个点后，由于固体激光晶体在接受的热量和冷却水对其冷却的工作状态逐渐保持了平衡，就无需进行人为控制。故本发明的灯泵浦脉冲YAG激光启动过程中能量补偿方法针对激光热透镜效应，进行人为补偿，保持激光能量在人为补偿后从而达到预期的稳定性。与现有技术相比，本发明的灯泵浦脉冲YAG激光启动过程中能量补偿方法，无需另外添加器件，在出现热透镜时，提前对每个脉冲激光点进行修正，直接由主控程序进行每个脉冲单点电流控制，不但无成本增加，而且效果明显，系统也更加成熟可靠。本发明在思路上进行了革命性的创新，不是直接解决热透镜效应的本身，也不是解决光学配件，而是从控制层面进行改良，消除或补偿激光启动阶段的电流的多余或不足。本方案在不增加成本 基础上实现了激光的稳定输出，本方案通过提前补偿电流值达到了激光能量输出稳定。下面结合附图对本发明进行详细的描述，以使得本发明的上述优点更加明确。
图I、为本发明的电流补偿反馈框图；图2、为本发明补偿操作面板的参数操作图。
具体实施例方式本发明实施例所提出的一种灯泵浦脉冲YAG激光启动过程中能量补偿方法，如图I和图2所示，本发明实施例所提出的一种灯泵浦脉冲YAG激光启动过程中能量补偿方法包括有相互连接的交流输入模块、整流滤波模块、IGBT开关控制模块、氙灯出光模块、YAG晶体激光转换模块、激光输出模块，以及与IGBT开关控制模块连接的系统主控单元，其特征在于对激光器启动过程中能量的补偿方法包括如下的步骤a、系统主控单元对IGBT开关控制模块对氙灯出光模块的电流输出进行霍尔电流反馈取样，并结合激光焊接的效果或经验值对激光器控制装置设置前30点补偿电流值大小;b、通过人机界面，控制系统主控单元调整到焊接效果最佳状态时的电流值，并保存前30点电流补偿设定值；根据参数设置补偿点补偿电流一保存设定一开激光一自动调整电流加上补偿电流出光一前30点补偿完毕一进入电流自动调整出光一激光稳定，具体地C、系统主控单元通过PWM开关和IGB开关控制模块对电流进行调整，以设定电流加当前点补偿电流值作为电流闭环回路基准电流值来改变氙灯出光的强弱，以补偿YAG激光转换效率变化带来的能量误差，使前30点的激光能量与YAG晶体进入稳定状态以后的激
光能量保持一致。开启激光输出，YAG发热升温，设定电流加当前点补偿电流值作为电流闭环回路基准值，以补偿YAG激光转换效率变化带来的能量误差，之后，激光发出前30点一一补偿完 毕，YAG晶体进入稳定状态，补偿完后进入自动调整状态，这时完全由电流闭环回路控制，进入激光输出稳定期。
权利要求
1.一种灯泵浦脉冲YAG激光启动过程中能量补偿方法，包括有相互连接的交流输入模块、整流滤波模块、IGBT开关控制模块、氙灯出光模块、YAG晶体激光转换模块、激光输出模块，以及与IGBT开关控制模块连接的系统主控单元，其特征在于对激光器启动过程中能量的补偿方法包括如下的步骤 a、系统主控单元对IGBT开关控制模块对氙灯出光模块的电流输出进行霍尔电流反馈取样，并结合激光焊接的效果或经验值对激光器控制装置设置前30点补偿电流值大小； b、通过人机界面，控制系统主控单元调整到焊接效果最佳状态时的电流值，并保存前30点电流补偿设定值； C、系统主控单元通过PWM开关和IGB开关控制模块对电流进行调整，以设定电流加当前点补偿电流值作为电流闭环回路基准电流值来改变氙灯出光的强弱，以补偿YAG激光转换效率变化带来的能量误差，使前30点的激光能量与YAG晶体进入稳定状态以后的激光能量保持一致。
2.如权利要求I所述的一种灯泵浦脉冲YAG激光启动过程中能量补偿方法，其特征在于所述激光器为全反镜片为平面，输出镜片为凹面腔型的激光器。
全文摘要
本发明涉及一种灯泵浦脉冲YAG激光启动过程中能量补偿方法，包括有相互连接的交流输入模块、整流滤波模块、IGBT开关控制模块、氙灯出光模块、YAG晶体激光转换模块、激光输出模块，以及与IGBT开关控制模块连接的系统主控单元，其特征在于对激光器启动过程中能量的补偿方法包括如下的步骤a、系统主控单元对IGBT开关控制模块对氙灯出光模块的电流输出进行霍尔电流反馈取样，并结合激光焊接的效果或经验值对激光器控制装置设置前30点补偿电流值大小；b、通过人机界面，控制系统主控单元调整到焊接效果最佳状态时的电流值，并保存前30点电流补偿设定值；c、系统主控单元通过PWM开关和IGB开关控制模块对电流进行调整，以设定电流加当前点补偿电流值作为电流闭环回路基准电流值来改变氙灯出光的强弱，以补偿YAG激光转换效率变化带来的能量误差，使前30点的激光能量与YAG晶体进入稳定状态以后的激光能量保持一致。
文档编号H01S3/131GK102790350SQ20111012926
公开日2012年11月21日 申请日期2011年5月17日 优先权日2011年5月17日
发明者王小峰 申请人:深圳市通发激光设备有限公司